地鐵中壓35kV環網柜差動保護分析及對策

劉晟

摘要：地鐵線路的主保護主要是差動保護，一定程度影響了地鐵35kv環網供電情況，中壓環保柜的應用，有利于提高業務水平，在調試設備、運輸電力、試運行階段都發揮了中壓作用，進一步有效減輕了跳閘故障造成的危害。故本文對中壓35kV環網柜差動保護簡單分析，希望可以有效提高業務能力，充分保證供電的可靠性。

關鍵詞：中壓環網柜；地鐵；差動保護

城市地鐵系統發展異常迅速，在其沿線應當構建電壓等級不同的若干變電所，這部分變電所一般采取進出線電纜，并且形成環網線路將負荷提供給各地供電所用戶。我國電力系統一般在高壓線路中使用光纖線路差動保護方法，這也是對線路實行主保護的合理措施。在35kv電纜線路主保護中壓環網柜發揮了重要作用，保證了地鐵安全穩定供電，因此，對其保護操作進行研究具有巨大的意義。

一、中壓環網柜的應用優勢

（一）最大程度節省投資成本

一臺負荷開關以及熔斷器組合電器柜需要投入的成本超過一萬元，而真空斷路器柜成本更高，甚至超過幾萬元。若需要50kA的斷開功能，則需要每天十余萬元的斷路器，同時對組合電器柜進行替換，要求相同的開斷能力則需要投入幾萬元。

（二）較好的保護效果

對負荷開關與限流熔斷器認真配置，確保變壓器功能顯著超過斷路器。主要是由于熔斷器可以迅速切除斷流并且發揮限流功能，同時也令回路內部的其他零件得益，不需要滿足動穩定與熱穩定的性能。完全斷開斷路器的時間也就是繼電開始保護的時間、固定分閘時間的總和，通常要求三個周波，在10ms之內對短路線路有效切除。很顯然，斷路器由于長期動作不能為小型變壓器提供全方位保護，進一步只有限流熔斷器和負荷開關整體發揮保護作用。

（三）不需要占用較大場地

針對高層建筑來講，面積十分重要。由于開關包括環網柜縮小了占地面積，可以帶來最大的收益。同時，把小體積的環網柜放入相同箱體內，從而建立環網開關站，在建筑物附近安放，不需要額外占用建筑面積，一定程度增加了用戶收益。這一操作還便于供電部門工作，一旦出現事故不會威脅建筑物內部設施[1]。

二、地鐵差動保護原理

CT電流矢量差通過兩端輸入在滿足動作預設數值的情況下保護動作元件，這也是差動保護。

這一保護主要是根據基爾霍夫電流開展操作點 。在變壓器正式運行與外部發生故障的前提下可以認為其是最佳的設備，此時形成相等的流入與流出電流，故差動繼電器不會發生操作。當變壓器出現操作問題，由兩三側產生的短路電流進入故障發生部位，此時二次電流和正比借助差動保護對故障部位發生的電流整體感知。比如REL551差動保護設備，主要是對最大失衡電路與短路結果進行計算從而科學選取保護參數實行線路縱差保護。相應包含了相度、跳閘、電流幅值等，從而發生三相跳閘現象，將兩側線路產生的電流科學對比，制動選擇雙斜率制動方式，利用CT飽和與檢測設備確保設備穩定運行。在保護范圍內對故障電路產生的電流實施檢測進一步開啟保護動作[2]。

三、地鐵差動保護誤動對策

（一）改進保護動作

故障數據，將保護電流為根據，可以獲得適合動作保護的應用基礎。應用保護動作以后，結合地鐵電纜實際操作特點積極判斷，卻電纜沒有任何故障，還需要對其有效排出，拔掉線路兩端插頭，利用絕緣檢測與耐壓試驗，在主絕緣與外部保護顯示測驗結果進一步滿足絕緣標準，由此獲知電纜本身無任何短路問題。

檢查電纜自身無任何故障，則可以判斷為保護誤動，結合有關要求，必須檢查差動保護發生的原因。經過檢查可知，出現這一問題的原因有：第一，充電電容電流發揮的作用；第二，保護設備本身缺陷；第三，勵磁涌流和電纜由于電流累加而發生相關故障；第四，二次電流形成多點接地回路故障[3]。

結合出現的原因，可以嚴格研究故障，根據電容電流發揮的作用，若故障出現時同步關閉302DL與304DL，表明線路完成了充電操作，所以，可以排除這一原因。

對保護設備自身引發故障實施分析，利用實驗替換線路兩端保護設備，應用通過供應商檢測合格的安全保護設備，實驗發現，在符合保護操作要求下保護設備達到跳閘要求。也可以排出這一故障原因。

對本次跳閘開關柜二次回路絕緣檢查，可知其性能良好，不會引發多點接地問題。故在三相電纜校隊工作中集中主要精力，若一次電纜相位出現錯亂問題，將會嚴重影響地鐵其他系統的操作。也會導致環網內部全部三相交流電機操作故障，具體涉及信號系統和通風防災。一經出現相序錯亂問題，上述風機設備運作會產生不同的方向，直接損壞設備。所以，應在建設地鐵操作中盡量避免這些問題。

（二）改進其他問題

上文具體根據保護操作實行全方位的分析，但依然發生了一些不尋常的問題；第一，使用35kv線路保護設備電源以后，母聯備自投及時啟動進而出現合閘現象，通過另外一路電源不間斷的供應電力，可是實際情況是二者都無任何動作。第二，故障信息沒有傳遞給上位機。對母聯動作關聯因素進行觀察：進線線路1或2出現差動保護并引發斷路器分閘問題，Ⅰ和Ⅱ母線無任何電壓，Ⅱ和Ⅰ母線則擁有電壓，關閉設備開關。將REL551的信息成功傳輸給REF542，于是將后者作為遙信開啟設備[4]。

對于本線路，尤其是應用REL551作為保護線路，母聯開關的保護設備則是REF542，但是，542則是對551保護動作數據有效傳輸，若線路差動引起跳閘問題之后，滿足以上要求，可以利用542對551進行檢查，確定其是否進行了差動保護。

通過調查，由55ms處551設備啟動出口跳閘，但是542輸寫口所需時間達到100ms才可以啟動，但針對尚未達到100ms的，542感知打擾對設備無法啟動自投，亦無法傳輸相關的虛假信息。若在運行中發生這一問題，不管是準確的差動還是無任何定做，母聯都不會發生自投，在此段有關站電源發生長期沒電現象，帶來更加嚴重的后果。解決方式是對出口觸發信息有效整修，減少輸入口位置的反應時間。

四、結束語

綜合分析，地鐵35kv環網柜差動保護對于地鐵運營中的供電發揮了至關重要的作用，其可以快速消除故障，進一步對系統的安全性有效提升。

參考文獻：

[1]趙鵬，李雅莊.35kv變電站微機保護系統設計與實施[J].中國電機工程學報，2016（4）：23-24.

[2]宋國兵，蔡鑫磊，高淑平，李廣.變頻參數電纜線路電流差動保護新原理[J].電網技術，2016（5）：105-111.

[3]王麗萍，王曉茹.特高壓輸電線路計算功率法差動保護[J].電氣技術，2017（5）：12-15.

[4]金春梅，張健，楊一涵，郭志忠.電子式電流互感器的差動保護性能分析[J].太原科技，2016（23）：1-4.

（作者單位：長沙市軌道交通運營有限公司）